石墨电极高速切削的切削力和切削温度

　　通常用常规的车削、铣削、磨削方法可以满足加工简单形状电极的需求，但近年来对电极几何形状复杂性的要求持续增加。高速加工的高加工表面质量和高加工精度使得石墨电极的高速加工已成为模具EDM加工中的一个热点，许多生产厂家都已推出了石墨高速加工中心。例如Makino SNC64数控高速石墨铣床、R?:ders RFM系列机床等，主轴转速通常在10000～60000r/min，进给速度可达60m/min 以上，加工壁厚小于1mm，最小圆角半径小于0.2mm。

图1 车削烧结炭和石墨时的切削过程

图2 石墨高速铣削过程和刀具磨损形态

图3 石墨电极材料的切削温度

　　Masuda(1996)用高速摄影观察了烧结碳(2000℃以下烧结)和石墨(2500℃以上烧结)的车削过程(图1)，认为两者的切屑形成过程大致是:在刀具切削刃与工件接触时，产生了一条裂纹扩展，工件的一部分因刀具推进发生破碎，形成切屑。碳相材料切削时的大多数裂纹向下扩展，切屑散落于刀具表面或堆积在前刀面：石墨切削裂纹沿切削方向扩展，大多数切屑沿前刀面滑动，因而产生刀具月牙洼磨损。

　　K?:nig(1998)在研究石墨高速铣削过程后认为:石墨切屑的形成与陶瓷等脆性材料有很大相似之处，在刀尖处有挤压破碎，形成细小切屑和细小凹坑，切削产生的裂纹会向刀尖前下方延伸扩展，再扩展到自由表面，形成断裂凹坑，并可用断裂力学来解释：切屑与刀具前刀面的接触状态分为切削接触冲击区和切屑沿前刀面的滑移区，它们分别导致不同的刀具磨损形态(图2)。

　　影响切削过程的因素主要有:切削速度、切削进给量、刀具几何参数、工具材料和刀具磨损。

　　石墨电极材料的切削力只有切削铝、铜等韧性金属的10%左右，因此切削力通常不是研究的重点。而实验测得石墨材料的车削温度均不高，在Vc =500m/min 左右时，最高温度在160～300℃之间，且与切削速度呈线性关系。据此推论，即使Vc = 500m/min，切削温度也不会超过500℃，对切削过程的影响不太大(图3)。